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自由节曲线非圆齿轮引纬机构运动学反求设计与试验

胡宇龙  
【摘要】: 我国是一个纺织大国,纺织品的出口量居世界第一,但纺织机械却不占优势,是一个进口大国。我国有不少织机生产厂家,但其产品大多是中低档水平,没有形成国际名牌。出现这种状况的原因是,国内织机厂家自主创新能力差。对于剑杆织机,国内厂家对核心机构的研究(如打纬和引纬机构)还停留在测绘和仿制阶段,这不仅会带来侵权问题,而且也仿制不了理想的性能和可靠性。因此研发具有自主知识产权的新型引纬机构对于提升国产剑杆织机技术水平具有一定的现实意义。 本论文的研究得到了国家自然科学基金科研课题“基于自由曲线非圆齿轮的引纬、打纬机构分析与设计方法研究(50875243)”的项目资助,以课题组提出的非圆齿轮—曲柄摇杆—轮系引纬机构为研究对象,依据机构学的原理,从理论和应用两个方面,对该引纬机构的计算、分析、模拟、设计和试验的全过程进行了研究和探索。本文主要的研究内容和结果如下: 1)依据剑杆织机引纬工艺的条件,建立了该引纬机构逆运动学的数学模型,求解出离散型的节曲线,并以此为基础编制了通用的辅助分析程序。 2)通过非圆齿轮节曲线上的离散数据点构造了非均匀三次B样条曲线。在此基础上,引入一种基于迭代最近点的B样条曲线拟合的算法,对原数据点进行了曲线拟合,并通过实例分析了节曲线的光顺性。 3)以非圆齿轮齿廓的数学模型为基础,自主开发了非圆齿轮齿廓设计软件,获得了软件登记权(2009R11S048905),为非圆齿轮的高精度制造提供了数据。 4)建立了非圆齿轮—曲柄摇杆—轮系引纬机构的三维模型,完成了虚拟装配和虚拟样机的开发。并基于ADAMS软件对该机构进行运动学仿真和分析,动态仿真得到的运动轨迹和理论计算得出的结果高度吻合。相互印证了该引纬机构运动学数学模型和虚拟样机分析的正确性。 5)研制了非圆齿轮—曲柄摇杆—轮系引纬机构的试验台,并基于该试验台和高速摄像及其视频分析验证了所建立的运动学模型是可靠的。


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